p Um modelo mecânico simples para implementar com eficácia a conhecida estrutura de fita dupla e a elasticidade do DNA em uma escala de nanômetro foi desenvolvido por Jae-Hyung Jeon e Wokyung Sung, da Pohang University of Science and Technology na República da Coréia, em um esforço para explorar de forma mais abrangente o ácido nucleico que contém o material genético das células. O modelo foi publicado na Springer's Journal of Biological Physics . p Desde que Watson e Crick descreveram pela primeira vez a estrutura básica do DNA em 1953, uma série de cálculos químicos quânticos para descrevê-lo em uma escala atomística ou em nível de molécula pequena foram desenvolvidos. Até aqui, Contudo, estes se mostraram muito exigentes em termos computacionais ou analiticamente inviáveis ​​para descrever adequadamente a conformação e a mecânica do DNA em nanoescala sondadas por modernos experimentos de molécula única. Em escalas de mícron, por outro lado, o modelo de cadeia semelhante a um verme foi instrumental para descrever analiticamente a mecânica e a elasticidade do DNA. No entanto, carece de certos detalhes moleculares que são essenciais para descrever a hibridização, confinamento em nanoescala, e desnaturação local ou mudanças estruturais no DNA causadas por condições extremas.

p Para preencher essa lacuna fundamental, os pesquisadores coreanos começaram a desenvolver um modelo mesoscópico preditivo e viável de DNA de fita dupla, onde as esferas de nucleotídeos constituem os graus básicos de liberdade.

p Usando o modelo, os pesquisadores coreanos estudaram como um duplex de DNA se auto-monta na estrutura da hélice devido à interação de empilhamento modelada pela interação entre bases diagonalmente opostas, e também como a hélice é deformada contra a força de alongamento em comparação com experimentos de molécula única relacionados. Eles descobriram que uma transição de alongamento excessivo com o platô de força, como mostrado em experimentos típicos de extensão de força, pode ser induzida pela coexistência de estruturas em hélice e escada em uma força crítica próxima ao valor experimental. Este platô ocorre devido à transição entre o estado helicoidal e o estado em forma de escada do DNA.

p A dupla de pesquisa também mostrou analiticamente como um modelo elástico semelhante a uma cadeia semelhante a um verme, frequentemente usado na mecânica do DNA, podem ser derivados usando seu novo modelo. É usado para explicar a rigidez de flexão e torção em termos de interações básicas em seu modelo e constantes geométricas de DNA, em concordância razoável com os valores experimentais correspondentes.

p "Este modelo básico e sua extensão, usado junto com outros cálculos analíticos e simulações numéricas, fornece novas possibilidades para estudar uma variedade de fenômenos de DNA único de escalas de comprimento nano a mícron, "escreve Jeon e Sung." Pode, por exemplo, ser usado para estudar os efeitos da heterogeneidade de sequência, soluções iônicas, e restrições de torção na mecânica e, além disso, vários fenômenos, como desnaturação local do DNA e interação proteína-DNA. "